收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

草坪草抗旱生理及相关基因的分析

胡龙兴  
【摘要】: 干旱胁迫可造成植物在形态、生理、蛋白及基因表达等水平上的变化,是限制植物生长的主要环境因子之一。研究植物抗旱机理以及植物对干旱的适应和调节机制,对选育高效抗旱新品种,解决当前水资源短缺和生态环境恶化具有重要意义。本文首先以狗牙根为材料,对8个狗牙根基因型进行了抗旱性能评价与筛选;并以所筛选出的抗旱性差异较大的两个狗牙根品种-Tifway(抗旱)和C299(不抗旱),探讨了草坪草对干旱胁迫的光合生理反应;论文还以两个抗旱差异较大的草地早熟禾品种-Midnight(抗旱)和Brilliant(不抗旱)为材料,探讨对干旱胁迫的光合生理反应、干旱胁迫后复水过程中CTKs和KCl对草地早熟禾叶片气孔开度及光合作用的影响,并以草地早熟禾抗旱型品种为材料,通过SSH技术构建了干旱胁迫下草地早熟禾叶片消减cDNA文库,经阳性克隆测序、同源性比对、功能分类及RT-PCR分析,获得了大量与抗旱相关的候选基因片段。主要研究内容及结果如下: 1.不同基因型狗牙根抗旱性能的生理评价 SDS-PAGE分析表明,在轻度(6 d)到中度(10 d)干旱胁迫下,8个基因型的狗牙根叶片可溶性蛋白没有明显的变化。重度干旱胁迫(14 d)造成狗牙根叶片中可溶性蛋白降解,其中以C299和Tifeagle降解最为严重。免疫印迹检测发现,正常浇水下狗牙根叶片没有脱水素蛋白的表达。干旱胁迫6 d时,只有一条24 kDa分子量的脱水素在C299中表达。干旱胁迫第10 d时诱导表达了6条不同分子量的脱水素蛋白,其中14-、19-和24 kDa分子量的脱水素蛋白在8个狗牙根基因型中均表达,但是在C299、Tifeagle和Tifdwarf中的表达量均高于其它5个狗牙根基因型。31 kDa分子量的脱水素蛋白只在Tifway和H19中表达,其它6个基因型均没有表达。40 kDa分子量的脱水素蛋白在8个狗牙根基因型中均有表达,但是在Tifway、H19和H10中的表达量均高于其它5个基因型。以草坪外观质量(TQ)、叶片相对含水量(RWC)、相对电导率(EL)并结合可溶性蛋白图谱的变化与脱水素蛋白的表达为指标,综合评价了试验中8个狗牙根型的抗旱性能,可将试验中8个狗牙根基因型抗旱性大小排序为:(Tifway、H19)(H10、Kan 1、Sportbermuda、Tifdwarf)(Tifeagle、C299)。 2.不同抗旱性狗牙根品种离体叶片失水率及其脱水素蛋白表达的差异 抗旱品种Tifway和水分敏感品种C299叶片离体失水速度不同,Tifway的离体叶片失水率(RWL)显著低于C299。脱水至同一失水量如10%、30%、50%和65%,Tifway则需要更长的时间。叶片失水诱导了不同分子量脱水素蛋白的表达,74 kDa分子量的脱水素蛋白在不同失水量和在两个狗牙根基因型中表达量没有显著差异;14-、19-和24 kDa分子量的脱水素蛋白其表达从失水10%到65%,均随着脱水量的增加而增加,在同一失水量下,其在C299中的表达量高于Tifway。31 kDa分子量的脱水素蛋白只在Tifway中表达而不在C299中表达,且其表达量随着失水量的增加而增加。从失水量10%到65%,40 kDa分子量的脱水素蛋白其表达量随着脱水量的增加而增加,在同一失水量下,其在Tifway中的表达量显著高于C299。 3.干旱胁迫下不同抗旱性狗牙根品种的光合生理差异 在轻度水分胁迫下(6 d),PSII活性在C299和Tifway中均没有下降;当干旱胁迫到10 d和14 d时,C299和Tifway的Fv/Fm显著下降,且C299显著低于Tifway;干旱胁迫下光合作用显著降低,其中C299下降更快,在干旱胁迫第6、10和14 d时Tifway的Pn和gs显著高于C299。 Tifway的Rubisco活性和活化率从干旱胁迫第14 d才开始下降,而C299则从干旱胁迫第10 d就开始降低。此外,SDS-PAGE蛋白图谱也显示,与光合作用相关的主要蛋白如Rubisco大亚基(49 kDa)和磷酸丙酮酸二激酶(PPDK, 98 kDa)从干旱胁迫第14 d开始在C299叶片中急剧降解,而在Tifway中没有降解。 4.干旱胁迫及复水对草地早熟禾光合生理特性的影响 在短期或轻度水分胁迫条件下(5 d),草地早熟禾叶片的Fv/Fm和其它的光合组分(Rubisco活性及活化率、Pnmax、CE、Vcmax、Jmax)均没有下降或有小幅降低,而Pn则伴随着gs、Tr和gm的下降而降低,并且Brilliant比Midnight下降速度快。在中度(10 d)到重度(15 d)干旱胁迫下,Rubisco活性及活化率、CE、Fv/Fm、Vcmax、Jmax等均显著下降,并且Brilliant比Midnight下降更剧烈。干旱胁迫解除后,草地早熟禾抗旱品种Midnight叶片的光合参数如Vcmax、Jmax、CE、Pnmax中均恢复到或接近对照水平,但在不抗旱品种Brilliant中均显著低于对照水平,而gs及Pn在两个品种中均未能恢复到对照水平。 5.干旱胁迫后复水CTKs和KCl对草地早熟禾叶片气孔开度及光合作用的影响 离体叶片脱水后复水,10μM的6-benzylaminopurine(6-BA)和50 mM的KCl溶液对诱导草地早熟禾离体叶片的气孔再开放效果最佳。草地早熟禾叶片气体交换值(Pn、gs、Tr)及气孔开度均随着土壤含水量和叶片相对含水量的下降而降低。干旱胁迫后复水,经6-BA或KCl处理过的植株其叶片气孔开度及气体交换值(Pn、gs、Tr)均显著高于未处理叶片。干旱胁迫及复水条件下,叶片气体交换值(Pn、gs、Tr)与叶片气孔孔径呈极显著线性相关。 6.干旱胁迫下草地早熟禾叶片差异表达基因的分离 利用SSH技术构建了干旱10 d草地早熟禾叶片消减cDNA文库。通过测序后筛选,得到了503条高质量的EST序列。序列组装拼接后分别得到了387个Uni-ESTs,其中contigs 239条和singlets 148条。通过同源性比对,获得了156条与已知功能基因同源或相似的Uni-ESTs,147条与未知功能基因同源或相似的Uni-ESTs,84条未找到同源性。经功能注释和分类后,获得了大量水分胁迫应答基因,这些基因的功能包括代谢、光合、转录、信号传导、细胞防御、细胞结构生长与分裂、运输及其它等。RT-PCR分析表明APX、MDHAR、PhGPX随干旱胁迫程度的加大而表达量上升,而RubS表达量则降低,进一步验证了消减文库的可靠性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 赵桂琴;早熟禾育种的研究进展与现状[J];甘肃农业大学学报;2000年02期
2 孙建华,王彦荣,郭玉霞;草地早熟禾种子产量构成因素的品种差异[J];应用生态学报;2002年08期
3 佘建明,张保龙,陈志一,倪万潮;草地早熟禾成熟胚离体培养植株再生技术的研究[J];草地学报;2003年01期
4 何春梅,胡林,张福锁,董爱香,边秀举;北京地区草地早熟禾的生长特性与养分吸收规律[J];中国农业科技导报;2003年02期
5 杨新林;;草地早熟禾根茎再生性在生产实践中应用[J];现代农业;2008年11期
6 赵桂琴,曹致中;草地早熟禾无融合生殖的细胞学鉴定[J];草业学报;1997年04期
7 晓红,刘及东;草地早熟禾宜牧性状的研究[J];内蒙古农业大学学报(自然科学版);1998年01期
8 张永亮,张淑艳,李志刚;草地早熟禾主要经济性状间的灰色关联分析[J];哲里木畜牧学院学报;1998年01期
9 何亚丽,刘友良,陈权,卞爱华,陈伟;高羊茅和草地早熟禾4种保护酶最适pH的比较[J];南京农业大学学报;2001年04期
10 杨广乐,丁岩,马光艳,张红,胡云玉;国外12种草地早熟禾在哈尔滨地区引种试验[J];北方园艺;2003年04期
11 马玉寿,李有福,来得珍,李青云,王柳英,施建军,董全民;草地早熟禾(Poa pratensis)栽培驯化研究初报[J];青海畜牧兽医杂志;2003年03期
12 信金娜,韩烈保,刘君,罗莉,李雪;草地早熟禾愈伤组织诱导及植株再生[J];中国草地;2004年04期
13 李治中,周玉香;不同植物生长调节剂对草地早熟禾坪用特性的影响[J];宁夏农林科技;2004年06期
14 严寒,何海涛,田志宏;温度胁迫对草地早熟禾苗期生理生化特性的影响[J];四川草原;2005年05期
15 曾广骥;钱尚民;金平;;寒地草坪草种选择与种植方式的研究[J];黑龙江农业科学;1987年03期
16 额木和;哈斯其其格;温素英;白古拉乎;李淑君;;草地早熟禾的选育研究[J];畜牧与饲料科学;1993年04期
17 宋淑明,聂朝相;肯塔基早熟禾植物学特征观察与施肥试验[J];甘肃农业大学学报;1995年01期
18 额木和,哈斯其其格;大青山草地早熟禾[J];内蒙古畜牧科学;1996年02期
19 李鸿祥,韩建国,揣海斌,毛培胜;施肥对草地早熟禾草坪质量的影响[J];草地学报;1998年01期
20 王建光,马凤阁,贾建国,陈贵;草地早熟禾种子预措技术及其工厂化草皮建植技术[J];内蒙古草业;1999年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵桂琴;曹致中;;草地早熟禾无融合生殖细胞学鉴定初探[A];中国草地科学进展:第四届第二次年会暨学术讨论会文集[C];1996年
2 李存福;李晓芳;贠旭疆;苏红田;;草地早熟禾种质资源考察与收集[A];中国草学会草坪专业委员会2010年学术年会论文集[C];2010年
3 杨晓华;杨燕;孙彦;;速效氮肥与缓释肥混施对夏季草地早熟禾的影响[A];中国草学会草坪专业委员会2010年学术年会论文集[C];2010年
4 李海霞;;草地早熟禾常见病害及其综合防治措施[A];2009北京生态园林城市建设[C];2010年
5 秦玉杰;赵筱萌;陈瑶;王树雪;赵晓燕;刘正坪;;菌肥灌根对草地早熟禾的促生与抗病诱导作用[A];公共植保与绿色防控[C];2010年
6 闫洪唯;孟涛;李国卿;;草地早熟禾对腐霉枯萎病的抗性评价[A];中国风景园林学会2011年会论文集(下册)[C];2011年
7 樊文瑞;武勇;;草地早熟禾的养护管理及病虫害防治措施[A];全国园林植保第十三次学术讨论会论文摘要集[C];2004年
8 杨时海;马玉寿;施建军;董全民;王彦龙;王柳英;孙小弟;盛丽;;青海草地早熟禾(Poa pratensis L.cv.Qinghai)近10年的研究进展[A];2009中国草原发展论坛论文集[C];2009年
9 杨爱芳;王娟;王婷婷;何影;张举仁;;利用农杆菌介导法将热激蛋白基因hsp101转入草地早熟禾[A];2006年中国植物逆境生理生态与分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2006年
10 杨燕;杨晓华;孙彦;;不同遮荫强度对草地早熟禾草坪质量的影响[A];中国草学会草坪专业委员会2010年学术年会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡龙兴;草坪草抗旱生理及相关基因的分析[D];上海交通大学;2010年
2 黄春琼;狗牙根种质资源遗传多样性分析及评价[D];海南大学;2010年
3 赵妍;狗牙根干旱相关蛋白及代谢产物研究[D];上海交通大学;2011年
4 许立新;草地早熟禾适应干旱以及干旱后复水恢复机理研究[D];北京林业大学;2011年
5 段碧华;草地早熟禾高频再生体系的建立及基因枪导入甜菜碱脱氢酶基因的研究[D];北京林业大学;2005年
6 韩蕾;太空环境对草地早熟禾的诱变效应及其诱成突变体的生物学变化[D];中国林业科学研究院;2005年
7 凌瑶;野生狗牙根分子遗传多样性及优异种质筛选[D];四川农业大学;2009年
8 张晓波;草地早熟禾根际促生菌(PGPR)特性及根际微生物区系研究[D];北京林业大学;2008年
9 何亚丽;冷季型草坪草耐热基因型的选育和水杨酸调控耐热性的机理[D];南京农业大学;2002年
10 李培英;新疆草坪用野生偃麦草种质资源评价[D];新疆农业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗莉;草地早熟禾再生体系的建立及其遗传转化的研究[D];北京林业大学;2005年
2 柴琦;坪用草地早熟禾不同品种扩展性比较研究[D];甘肃农业大学;2001年
3 朱钦;不同冠层结构对草地早熟禾(Poa pratensis)蒸散量及二氧化碳交换的影响[D];北京林业大学;2011年
4 花梅;栽培条件下不同菭草(Koeleria cristata(L.))种群生活史特征与抗旱特性的比较研究[D];内蒙古大学;2010年
5 祝长龙;哈尔滨市冷季型草坪草筛选及应用的试验[D];东北林业大学;2004年
6 刘帅;施肥对草地早熟禾草坪质量及土壤中硝态氮动态的影响[D];中国农业大学;2004年
7 牛海珍;VA菌根在草地早熟禾草坪草中应用的研究[D];东北林业大学;2006年
8 蔡丰;大庆地区草地早熟禾引种筛选及应用技术的研究[D];东北林业大学;2004年
9 刘迪;保水剂对草地早熟禾生长及抗旱性的影响[D];东北林业大学;2008年
10 李卉洁;土壤改良剂对NaCl胁迫下草地早熟禾种子萌发及幼苗生长影响的研究[D];甘肃农业大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 大农;草地早熟禾[N];山西科技报;2002年
2 潘全山;草地早熟禾[N];农民日报;2001年
3 马其东;草地早熟禾的类型(下)[N];中国花卉报;2003年
4 程霞;大跃进草地早熟禾[N];中国花卉报;2004年
5 冯俊;自由三号草地早熟禾[N];中国花卉报;2004年
6 马其东;草地早熟禾的类型(上)[N];中国花卉报;2003年
7 马其东;草地早熟禾的类型(中)[N];中国花卉报;2003年
8 钱振权   ;草地早熟禾种子价涨四成 [N];中国花卉报;2003年
9 李保军;优秀草坪草种--草地早熟禾(一)[N];中国花卉报;2004年
10 李保军;优秀草坪草种--草地早熟禾(三)[N];中国花卉报;2004年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978